【正文】 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(jī)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(fù)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(guān)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(shè)備中）。 。 正負(fù)半周脈沖相位不均衡≤177。 （3）KJ004 最大輸出能力：100mA（流出脈沖電流） 。 輸出脈沖：（1）寬度：400μs ～2ms(通過改變脈寬阻容元件達(dá)到)。（同步電壓 30V，同步輸入電阻 15KΩ） 。 同步輸入端允許最大同步電流：6mA（有效值） 。 電源電流：正電流≤15mA，負(fù)電源≤10 mA。5%（177。 《半導(dǎo)體集成電路外型尺寸》SJ1100—76圖３1 KJ004 引腳圖 與分立元件的鋸齒波移相觸發(fā)電路相似,分為同步、鋸齒波形成、移相、脈沖形成、脈沖分選及脈沖放大幾個環(huán)節(jié)。R7 和 C2 形成微分電路，改變 R7 和 C2 的值，可獲得不同的脈寬輸出。同時調(diào)整鋸齒波斜率電位器 RW1，可以使不同的移相控制電壓獲得整個范圍。元件引腳功能見表 31：鋸齒波的斜率決定于外接RRW1 流出的充電電流和積分 C1 的數(shù)值。圖 211 轉(zhuǎn)矩加突跳控制起動波形(5)電壓控制起動電壓控制起動是在保證起動壓降一定的前提下使電動機(jī)獲得最大的起動轉(zhuǎn)矩，盡可能地縮短起動時間，是最優(yōu)的輕載軟起動方式，如圖 212 所示。但是，突跳會給電網(wǎng)發(fā)送尖脈沖，干擾其他負(fù)荷。圖 210 轉(zhuǎn)矩控制啟動波形(4)轉(zhuǎn)矩加突跳控制起動 轉(zhuǎn)矩加突跳控制起動與轉(zhuǎn)矩控制起動一樣，也是用在重載起動的場合。其優(yōu)點(diǎn)是起動平滑、柔性好、對拖動系統(tǒng)有利，同時減少對電網(wǎng)的沖擊，使最優(yōu)的重載起動方式。圖 29 電壓斜坡啟動波形 (3)轉(zhuǎn)矩控制起動主要用于重載起動，如圖 210 所示。在加速斜坡時同期聞，電動機(jī)電壓逐漸增加，加速斜坡時間在一定時間范圍內(nèi)可調(diào)整，加速斜坡時間一般在 2～60 秒之間。輸出電壓先迅速升至 U(U，為電動機(jī)起動所需的最小轉(zhuǎn)矩所對應(yīng)的電壓值)，然后按設(shè)定的斜率逐漸升高電壓。它的缺點(diǎn)是起動轉(zhuǎn)矩小，且轉(zhuǎn)矩特性呈拋物線型上升對起動不利，起動時間長，對電動機(jī)不利。該方法應(yīng)用較多，適用于風(fēng)機(jī)，泵類負(fù)載。這種起動方式的優(yōu)點(diǎn)是起動電流小，且可按需要調(diào)整起動電流的限定值 Im。下面詳細(xì)介紹：(1)限流起動限流起動就是在電動機(jī)的起動過程中限制其起動電流不超過某一設(shè)定值 Im 的軟起動方式，起動波形如圖 28 所示。 軟起動的起動方式軟起動器的功能主要是實現(xiàn)軟起動和軟停車，而軟停車相當(dāng)于是軟起動的逆過程。因此，改變晶閘管觸發(fā)角 的同時也要兼顧功率因數(shù)角 的變化情況。但是對于異步電動機(jī)而言，功率因數(shù)角 是個變量，并且是電機(jī)轉(zhuǎn)速的函?數(shù)。對于恒定的負(fù)載而言，功率因數(shù)角 是常量，??? ?導(dǎo)通角 僅僅與觸發(fā)角 有關(guān)。通過改變導(dǎo)通角 的大小，就??可以改變晶閘管的輸出電壓，從而改變了電機(jī)的輸入電壓。晶閘管任意一相的電壓波形如圖 27 所示，其中電網(wǎng)電壓的波形是完整的正弦波， 是晶閘管的觸發(fā)角， 是負(fù)載的功率因數(shù)角(也叫晶閘管的續(xù)流??角)， 是晶閘管的導(dǎo)通角。該電路的調(diào)壓實質(zhì)是對電源電壓進(jìn)行斬波。要實現(xiàn)異步電動機(jī)的平穩(wěn)起動，需要控制電機(jī)的輸入電壓，使其按照某種曲線由小到大逐漸上升。為了保證在電路起始工作時有兩個晶閘管同時導(dǎo)通，以及在感性負(fù)載與控制角較小時仍能保證不同相的兩個晶閘管同時導(dǎo)通，本系統(tǒng)采用了能夠產(chǎn)生大于 60176。由于主電路中沒有中線，因此在工作時若要負(fù)載電流流通，至少要有兩相構(gòu)成通路。用三組反并聯(lián)晶閘管分別串聯(lián)在星形接法的電機(jī)三相定子線圈上，這種連接方式諧波比較少，調(diào)壓性能最為優(yōu)越，控制系統(tǒng)簡單、可靠。?本系統(tǒng)軟起動器采用晶閘管調(diào)壓原理，通過調(diào)節(jié)電動機(jī)定子輸入端電壓的大小和相位實現(xiàn)軟起動的各種功能。其情況與 =0 時一樣，相控不起任何調(diào)壓作用，甚至在晶閘管觸發(fā)脈沖不?夠?qū)挼那闆r下，出現(xiàn)只有一個方向上的晶閘管工作，負(fù)載上出現(xiàn)直流分量，對晶閘管造成危害。此外，由于異步電機(jī)是感性負(fù)載，從電力電子學(xué)中可以知道，當(dāng)晶閘管交流調(diào)壓回路帶有感性負(fù)載時，只有當(dāng)移相角大于負(fù)載的功率因數(shù)角時，才能起到調(diào)壓的作用。采用相位控制時，輸出電壓波形已不是正弦波，經(jīng)分析可知，輸出電壓不含偶次諧波，奇次諧波中以三次諧波為主要成分。當(dāng)電源切斷時，電動機(jī)氣隙中的磁場將由轉(zhuǎn)子中的瞬態(tài)電流來維持，并隨著轉(zhuǎn)子而旋轉(zhuǎn)，氣隙磁場在定子繞組中感應(yīng)的電動勢頻率將有所變化，當(dāng)斷流時問隔較長時，這個旋轉(zhuǎn)磁場在定子中感應(yīng)的電勢和重新接通時的電源電壓在相位上可能會有很大的差別，這樣就會出現(xiàn)較大的電流沖擊，可能危及晶閘管的安全。 軟起動的原理及分析 晶閘管調(diào)壓原理晶閘管的控制方式有兩種：一是相位控制，即通過控制晶閘管的導(dǎo)通角來調(diào)壓；二是周波控制，即把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，從而達(dá)到調(diào)壓的目的。但是晶閘管軟起動產(chǎn)品也有缺點(diǎn)。而其主要性能卻優(yōu)于液阻軟起動。10 年前，電氣工程界就有人預(yù)言，晶閘管軟起動將引發(fā)軟起動行業(yè)的一場革命。按限流器件不同可分為：以電解液限流的液阻軟起動；以磁飽和電抗器為限流器件的磁控軟起動；以晶閘管為限流器件的晶閘管軟起動。在電動機(jī)定子回路中，通過串入限流作用的電力器件實現(xiàn)軟起動，叫做降壓或者限流軟起動。其優(yōu)點(diǎn)是電壓抽頭可供不同負(fù)載起動時選擇；缺點(diǎn)是質(zhì)量大、體積大、價格高、維護(hù)檢修費(fèi)用高。自耦變壓器起動法不受電動機(jī)繞組接線方式(丫接法或△接法)的限制，允許的起動電流和所需起動轉(zhuǎn)矩可通過改變抽頭進(jìn)行選擇，但設(shè)備費(fèi)用較高。自耦變壓器一般有 65％和 80％額定電壓的兩組抽頭。按啟動按鈕后 KM1 線圈通電吸合并自鎖，其主觸頭閉合，將自耦變壓器線圈接成星形，與此同時由于 KM1 輔助常開觸點(diǎn)閉合，使得接觸器 KM2 線圈通電吸合，KM2 的主觸頭閉合由自耦變壓器的低壓抽頭(例如 65％)將三相電壓的 65％接入電動。圖 25 所示為自耦變壓器起動的自動控制主回路。由于起動轉(zhuǎn)矩小，該方法只適合于輕載起動的場合。由控制電路中的時間繼電器 KT 確定星三角切換的時間。KM2 閉合時，定子繞組為星形(丫)接法，使電動機(jī)起動。 圖 24 為星 三角形起動法的原理圖。K MM3~F U 2F U 3F U 1RF RQU V W圖 23 定子串電阻或電抗起動原理圖(2)星三角形(丫△)起動星三角形起動法是電動機(jī)起動時，定子繞組為星形(丫)接法，當(dāng)轉(zhuǎn)速上升至接近額定轉(zhuǎn)速時，將繞組切換為三角形(△ )接法，使電動機(jī)轉(zhuǎn)為正常運(yùn)行的一種起動方式。 如圖 23 所示：當(dāng)起動電機(jī)時，合上開關(guān) Q，交流接觸器 KM 斷開，使電源經(jīng)電阻或電抗 R 流進(jìn)電機(jī)。因此，這種起動方法僅僅適用于空載或輕載起動場合。由三相異步電動機(jī)的等效電路可知：起動電流正比于定子繞組的電壓，因而定子繞組串電阻或電抗可以達(dá)到減小起動電流的目的。因此，減壓起動方法一般只適用于輕載或空載情況。M3~F U 1 F U 2F U 3K M圖 22 直接啟動原理圖 傳統(tǒng)減壓起動減壓起動是在起動時先降低定子繞組上的電壓，待起動后，再把電壓恢復(fù)到額定值。如果功率大于7．5kW，而電源總?cè)萘枯^大，能符合下式要求的話，電動機(jī)也可允許直接起動。這是因為 Ts 及 Tm 均與電網(wǎng)電壓的平方成正比，電網(wǎng)電壓的顯著下降，可使 Ts 及 Tm 均下降到低于 Tz。然而這種起動方法有諸多不足。根據(jù)對國產(chǎn)電動機(jī)實際測量，某些籠型異步電動機(jī)起動電流甚至可以達(dá)到 8～12 倍。起動時通過一些直接起動設(shè)備，將全部電源電壓(即全壓)直接加到異步電動機(jī)的定子繞組，使電動機(jī)在額定電壓下進(jìn)行起動。下面就分別做詳細(xì)介紹。下面針對異步電動機(jī)的起動特性，分析起動方式的原理和應(yīng)用。而異步電動機(jī)的起動特性主要表現(xiàn)在起動電流和起動轉(zhuǎn)矩兩個方面：希望電動機(jī)起動時能產(chǎn)生足夠的起動轉(zhuǎn)矩，以便帶動負(fù)載快速地達(dá)到正常轉(zhuǎn)速；同時，也希望起動電流不要太大。st UIrx?由式(212)和式(213)可知，起動轉(zhuǎn)矩正比于定子端電壓的平方，起動電流正比于定子電壓。stpUrTfx???????同時，由于激磁電流相對較小即 ， 近似為 1，由式(26)的啟動電流為：0mI??1mx?????? (213)???22139。239。39。)UIrxs?將式(210)代入(29)得： (211)??211 239。39。由式(27)和式(28)可得： (29)21039。39。其中 Pem 為： (27)1221239。()(39。39。39。基于 T 形等效電路的數(shù)學(xué)模型為： (21) 111uE ()Zirjxi?????? (22)2Ijs（ +） (23)12mii?? (24)??2E39。r m 代表與定子鐵心損耗所對應(yīng)的勵磁電阻，x m 代表與主磁通相對應(yīng)的鐵心磁路的勵磁電抗。在不改變異步電動機(jī)定子繞組中的物理量和異步電機(jī)的電磁性能的前提下，經(jīng)頻率和繞組的計算，把異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子繞組的頻率、相數(shù)、每相有效串聯(lián)匝數(shù)都?xì)w算成和定子繞組一樣，即可用歸算過的基本方程式推導(dǎo)出異步電動機(jī)的等效電路。 三相異步電動機(jī)的起動過程的分析 為了研究三相異步電動機(jī)的起動時的電壓、電流、轉(zhuǎn)矩等變量的關(guān)系，進(jìn)而分析異步電機(jī)起動時的電流、起動轉(zhuǎn)矩和所外加電壓的關(guān)系，就要研究電機(jī)的數(shù)學(xué)模型。2 三相異步電動機(jī)的起動控制的研究 交流三相異步電動機(jī)的傳統(tǒng)啟動技術(shù)，如定子串電阻/電抗器啟動、自耦變壓器降壓啟動、星形三角形降壓啟動、轉(zhuǎn)子串電阻或頻敏變阻器啟動等，在交流電動機(jī)啟動技術(shù)發(fā)展過程中都有過重要應(yīng)用。(4)用 PROTEL 繪制系統(tǒng)的原理圖。包括主電路，觸發(fā)電路，檢測電路，控制電路，驅(qū)動電路等。結(jié)合各方面的因素及實際情況，本課題研究的內(nèi)容主要有：(1)研究三相調(diào)壓軟起動的基本原理，對三相異步電動機(jī)的起動電流和起動轉(zhuǎn)矩進(jìn)行分析，對軟起動控制策略進(jìn)行研究。隨著數(shù)字直流 PWM 調(diào)壓技術(shù)的應(yīng)用，以及采用高性能的單片機(jī)作為系統(tǒng)的控制核心，可以使軟啟動器具有控制快速準(zhǔn)確、響應(yīng)快、運(yùn)行穩(wěn)定、可靠等優(yōu)點(diǎn)。 本課題研究內(nèi)容軟啟動器本質(zhì)上是一種直流調(diào)壓裝置，用來實現(xiàn)軟啟動、軟停車、實時監(jiān)測以及各種保護(hù)功能。目前，國外對晶閘管三相交流調(diào)壓電路的研究己經(jīng)從對控制電壓、控制電機(jī)電流的開環(huán)、閉環(huán)方式，發(fā)展到通過建立比較準(zhǔn)確實用的數(shù)學(xué)模型，找到適用于三相交流調(diào)壓電路電機(jī)負(fù)載的控制方法，從而使三相交流調(diào)壓電路電機(jī)負(fù)載性能更優(yōu) [3]。晶閘管軟起動裝置是發(fā)達(dá)國家軟起動的主流產(chǎn)品，各知名電氣公司均有自己晶閘管軟起動的品牌，在其功能上又各具特色。在沒有調(diào)速要求使用的場合下，起動負(fù)載較輕時一般采用晶閘管軟起動。目前在國外，發(fā)達(dá)國家的電動機(jī)軟起動產(chǎn)品主要是固態(tài)軟起動裝置——晶閘管軟起動和兼作軟起動的變頻器。近三十多年來，國外對晶閘管三相交流調(diào)壓電路進(jìn)行了廣泛的研究，在工業(yè)、農(nóng)業(yè)領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。要突破傳統(tǒng)的啟動方式，是離不開電力電子技術(shù)和微機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展的。近三十年來，隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，使無電弧開關(guān)和連續(xù)調(diào)節(jié)電流成為可能。目前市場上生產(chǎn)的軟啟動器主要以機(jī)械式和三相反并聯(lián)晶閘管方式為主。在技術(shù)上和可靠性上與國外同類產(chǎn)品尚有一定的差距。 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀我國軟起動技術(shù)起步于上世紀(jì) 80 年代早期，目前生產(chǎn)電機(jī)啟動器的廠家很多，先后也推出了多種品牌的軟起動器。此外，它還具有多種對電機(jī)保護(hù)功能，這就從根本上解決了傳統(tǒng)的降壓啟動設(shè)備的諸多弊端。晶閘管軟啟動器是一種集軟啟動、軟停車、輕載節(jié)能和多功能保護(hù)于一體的新穎電機(jī)控制裝備。該軟啟動設(shè)備平滑了異步電動機(jī)加速過程，大大減緩了對電網(wǎng)及機(jī)械設(shè)備的沖擊。采用這些傳統(tǒng)起動方式起動時降低了加在定子繞組的電壓，起到了一定的限流作用，但仍存在著很多問題，例如靠接觸器切換電壓來達(dá)到降壓的目的，所以無法從根本上解決起動瞬時電流尖峰的沖擊；起動轉(zhuǎn)矩不可調(diào)，存在二次沖擊電流；對負(fù)載產(chǎn)生沖擊轉(zhuǎn)矩，當(dāng)電網(wǎng)電壓下降時，可能造成電動機(jī)堵轉(zhuǎn)；容易造成接觸器觸點(diǎn)的拉弧損壞。為了降低起動電流，人們采用了各種降壓起動技術(shù)。所以，這種“硬起動”不僅會縮短傳動單元和做功機(jī)械設(shè)備的使用壽命，而且過高的起動電流還會引起供電電網(wǎng)的電壓驟然跌落，致使那些對電壓敏感的用電設(shè)備產(chǎn)生負(fù)面影響。同時，由于啟動應(yīng)力較大，使得負(fù)載設(shè)備的使用壽命降低。電動機(jī)起動時刻出現(xiàn)的起動電流一般高出額定電流 3～7 倍，特殊情況下可達(dá)到 10 倍以上，這樣大的起動電流不僅加重了進(jìn)線供電電網(wǎng)以及接在電動機(jī)前面的開關(guān)電器的負(fù)荷，而且對電網(wǎng)及其負(fù)載造成干擾，