【正文】 y and we create fuzzy control calendar ,change double thyristor’sturnon angle, to control,so electromotor’s starting current diminish AT89C51 single chip microprocessor is control core. This system have soft stopping,current foldbackand lack mutually protection. Key words: Asynchronous motor 、 soft start、 Fuzzycontrol、 Single chip microprocessor、 thyristor 、 turnon 十 、謝辭 2020 年 5月份我應(yīng)用了這幾年來所學(xué)習(xí)的專業(yè)知識，查閱了近兩年來的資料和網(wǎng)絡(luò)信息，特別是在洛陽卓飛技術(shù)有限公司得到了梁文正工程師的無私指導(dǎo)和指正，我向他表示最誠摯的謝意，在學(xué)校里我有劉法治老師的啟發(fā)和指引，我向老師表示最衷心的謝意，并且葛媛同學(xué)、姚海剛同學(xué)和楊躍宗同學(xué)也給予我大力協(xié)助和支援，再次向他們表示真誠的感謝。 a) 電子產(chǎn)品代替機械產(chǎn)品為大勢所趨，無論從社會效益，還是從企業(yè)效益看，必將逐步取代機電式降壓啟動器，并且由于啟動電流可調(diào)，可設(shè)計為多種工況用啟動器，其應(yīng)用面廣； b) 軟啟動節(jié)電控制器變有觸點為無觸點控制，省材節(jié)能，方便維修，同時具有體積小、重量輕、調(diào)整方便等一系列優(yōu)點； c) 恒流軟啟動減少了電動機的啟動電流，減少了啟動電流對電網(wǎng)的沖擊和對電動機及設(shè)備的啟動沖擊轉(zhuǎn)矩； d) 使電動機在空載和中輕載運行時節(jié)約了能源，輕載運行時減小了電動機的有功損耗、無功損耗提高了功率因數(shù)，減少了線路損耗； e) 其軟停車功能減小了設(shè)備制動時的沖擊轉(zhuǎn)矩； f) 這種新穎的軟啟動器節(jié)電控制具有優(yōu)良的缺相保護等功能，由于缺相是電機損壞的主要原因，因此該產(chǎn)品采用了獨特的設(shè)計，大大地提高了缺相保護功能，比常用的雙金屬保護器性能好得多，動作時間更靈敏快捷； g) 本產(chǎn)品備有微機接口，可與微機交聯(lián)，負載設(shè)備多的地方可實行微機聯(lián)網(wǎng)集中控制。 ? 管理軟件： 主要完成現(xiàn)場各種數(shù)據(jù)的采集及計算，同時完成與外部的聯(lián)系，與其它計算機構(gòu)成控制網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)自動化管理。其軟件可分控制軟件與管理軟件兩部分： 模糊控制電機軟啟動 15 ? 控制軟件： 程序中只需完成啟動 ADC0809 對給定啟動電流值和電動機啟動電流信號的采集、求電流偏差及變化率、查模糊控制表、啟動 DAC0832 進行輸出量的 D/A 轉(zhuǎn)換等工作。 六、 軟件部分 該系統(tǒng)硬件功能齊全，但系統(tǒng)的運算及控制必須靠軟件支持。 ? 印制板、整體布局 ：在印制板布局及總裝時 ,盡量做到布局合理 ,維修方便。并從滿足使用要求出發(fā)，盡量減少品種規(guī)格，并向已有定型產(chǎn)品靠攏，以方便采購和老化篩選。 ? 電路設(shè)計方面：在電路的設(shè)計上， 留有了足夠的余量，并且增加了許多的保護電路，如采取 了光電隔離電路，將高壓與低壓隔開，既防止了干擾，又保證了各部份電路的可靠運行。工作狀態(tài)設(shè)置由兩只 8 位撥碼開關(guān)組成，可用于設(shè)置啟動時間、啟動電流和啟動方式，來滿足不同用戶的需要。它是該控制器主回路的控制元件，主控板上的單片機系統(tǒng)可根據(jù)現(xiàn)場的相關(guān)參數(shù)控制可控硅模塊的導(dǎo)通角，最終改變被控電機的端電壓。當(dāng)電動機達到額定電壓時，驅(qū)動電路輸出UJC 用于驅(qū)動晶扎管調(diào)壓電路中的接觸器觸點 JC 閉和。 8950 單片機內(nèi)部含有 4KB 閃速存儲器，模糊控制所執(zhí)行的程序、模糊控制表、用于存放模糊控制所必須的變量都存放在 AT89C51 內(nèi)部 4KB 閃速存儲器中，無須再擴展外部程序存儲器。由鍵盤輸入的電流給定信號送入 AT89C51， A/D 轉(zhuǎn)換器ADC0809 把檢測到的啟動電流信號進行采樣變?yōu)橄鄳?yīng)的數(shù)字信號送給AT89C51。 硬件電路框圖如圖 11 所示，它以 ATMEL 公司的 AT89C51 系列單片機為核心構(gòu)成模糊控制器的硬件電路。左面控制面板上的五個按紐可設(shè)定為 可控硅模塊 A B C N A B C N U V W 主控板 面板 模糊控制電機軟啟動 13 軟停車，急停，停止，啟動，狀態(tài)顯示。這種保護性能比常用的雙金屬熱保護器性能好，保護動作快。而且過載電流超過所設(shè)定的值越多，晶閘管關(guān)斷的時間越快，這樣就使電動機和晶閘管相關(guān)元件得到了充分的保護。 FU 圖 9 交流異步電動機軟啟動器原理框圖 同時通過檢測交流電機的電壓和用電流之間的相位差變化 作為控制取樣信號去控制雙向晶閘管的導(dǎo)通角，從而改變電機的工作電壓使整個控制裝置自動根據(jù)電動機的負載變化而改變電動機的工作電壓。而電機恒流軟啟動所需的電流和電機過載保護設(shè)定的電流值相差甚大，甚至可達 4～ 5倍。 但在一些工況中我們發(fā)現(xiàn)有些設(shè)備要求啟動力矩很大（如攪拌機，皮帶輸機等重載啟動），因此以后還需派生階躍恒流軟啟動和脈沖恒流軟啟動系列，如圖 8 所示，這樣就可較好地解決了該節(jié)電控制器可適用各種工況的要求 。同時我們還知道，在一般自耦變壓器降壓起動時（主要在起動過程即結(jié)束時），會有二次沖擊電流，該沖擊電流當(dāng)然也同樣會給配電系統(tǒng)帶來不良影響。 全壓啟動 自耦降壓啟動 恒流軟啟動 圖 6 幾種啟動方式的比較 由圖 6 可見，全電壓直接啟動的啟動電流為額定值的 6 倍。啟動電流、電壓根據(jù)負載轉(zhuǎn)矩變化連續(xù)可調(diào)，此處采用的技術(shù)為啟動開始后逐漸升壓，啟動電流平穩(wěn)地增加，然后進入恒流軟啟動。反之負載小電動機的工作電壓就低。同樣當(dāng)負載較小時其負載電流滯后于電壓的位移角即功率因數(shù)角就大，也就是功率因數(shù)低。 晶閘管的導(dǎo)通角大小是通過檢測電動機的電壓與電流之間位移角亦可近似當(dāng)作功率因數(shù)角去實現(xiàn)的。負載可以是△形連接，也可以是 Y 形連接。 工業(yè)上常用的異步電動機都是三相的，因此晶閘管交流調(diào)壓電路大都采用三相交流調(diào)壓電路。 1． 2 晶閘管 主回路由雙向晶閘管構(gòu)成，通過對晶閘管的導(dǎo)通角控制來調(diào)節(jié)被控電機的端電壓。如果在輕載時能適當(dāng)降低輸入電壓（因電機鐵模糊控制電機軟啟動 9 耗 PFe 與電壓平方成正比，勵磁電流也因磁通的減少而下降，使 Pcu1 減少，從而降低了總損耗Δ p），使效率和功率因數(shù)得到電提高。 四、電動機軟啟動的設(shè)計原理 基礎(chǔ)理論 1． 1輕載運行降壓可減小電動機的損耗 異步電動機的損耗Δ P 可用下式表示： Δ P=Pcu1+Pcu2+PFe+Ps+Pm 式中： Pcu Pcu2 定子和轉(zhuǎn)子銅耗； Ps 雜散損耗 PFe 鐵耗 Pm 機械損耗 當(dāng)電機輕載時，輸出功率減少，同時轉(zhuǎn)子銅損 Pcu2 隨之降低；但 PFe 、 Pm 基本不變。 第四步： 將查表得到的控制量的論域值 Uij乘以比例因子 k3，即： u*= k3Uij，便可得到實際的控制量 u*，輸出去控制被控對象。 模糊控制電機軟啟動 8 模糊控制設(shè)計的總結(jié) 由上述設(shè)計可知， 在實際控制過程中，模糊控制器只需進行以下幾步的工作： 第一步： 在每個控制周期中采樣系統(tǒng)的輸出 Y（ k），并求取實際的即時偏差 e（ k）和偏差變化率△ e（ k）如下： e（ k） =Y（ k） R △ e（ k） = e（ k） e（ k1） k=0， 1， 2? 第二步： 將實際的 e（ k）和△ e（ k）分別乘以量化因子 k1和 k2，取得以相應(yīng)論域元素表征的查找控制表所 需的 xi和 yj值，即： xi= k1 e（ k） yj= k2△ e（ k） k=0， 1， 2? 以上 k1和 k2分別為偏差和偏差變化率的量化因子。見下圖。同理，由 PSE和 NSEC可查得 U=ZE，既對于當(dāng)前輸入值，只有以下兩條控制規(guī)則是有效的： 第一條 IF E=ZE and EC=NS then U=PS 第二條 IF E=PS and EC=NS then U=ZE 由以上控制規(guī)則，再根據(jù) 的模糊推算法，得出實現(xiàn)模糊推理過程如下： 首先取第一條規(guī)則兩個前件的隸屬度的最小值，對后件的模糊集求截集，則對于第一條規(guī)則求得的控制量的模糊截集有： μ PS（ 1， 2） =min{， 1}= 模糊控制電機軟啟動 7 U= ≈ 1 然后再取第二條規(guī)則兩個前件的隸屬度的最小值，對其 后件的模糊集求截集，則對于第二條規(guī)則所求得的控制量的模糊截集有：μ ZE（ 1， 2） =min{，1}= 最后，把對應(yīng)于當(dāng)前輸入值的所見有效規(guī)則推理所得的控制量的模糊截集相“并”，得當(dāng)前輸出控制量的模糊集，再按重心法原則，對輸出模糊量進行模糊判決，求得控制量 u為： 1 ＋ 0 ＋ 1 ＋ 2 ＋ 3 0. 2＋ ＋ ＋ ＋ 由此可知：當(dāng)輸入偏差 e為論域 X=1 時，偏差變化率△ e為論域值 Y=2時，求得的輸出控制量 u則為論域值 Z=1。 如下圖 4 所示 NB NS ZE PS PB NB X PB PB PS NB NS PB PS PS ZE NB ZE P