【正文】 同時(shí)導(dǎo)通；（2）為保證輸出電壓三相對(duì)稱并有一定的調(diào)節(jié)范圍，要求晶閘管的觸發(fā)脈沖除了必須與相應(yīng)的交流電源有一致的相序外，各觸發(fā)脈沖之間還必須嚴(yán)格地保持一定的相位關(guān)系。 電子軟起動(dòng)器的工作原理所謂軟起動(dòng)，是將交流電動(dòng)機(jī)接入由晶閘管組成的三相交流調(diào)壓電路，在電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)過程中，由控制電路調(diào)節(jié)晶閘管的觸發(fā)角，使加在電動(dòng)機(jī)定子繞組上的端電壓由某一初始值開始逐步爬升至全電壓，電動(dòng)機(jī)將在較小的起到電流條件下由零速開始平穩(wěn)上升到額定轉(zhuǎn)速。電子軟啟動(dòng)器的主電路一般為三相交流調(diào)壓電路，如圖12所示。觸發(fā)角指令是用0～5V模擬電壓信號(hào)給定的，當(dāng)模擬電壓信號(hào)為0V時(shí)，晶閘管的移相觸發(fā)角對(duì)應(yīng)為180176。此時(shí)輸出電壓最大。常用的起動(dòng)方式有：電壓斜坡起動(dòng)、斜坡限流起動(dòng)、帶突跳的電壓斜坡起動(dòng)、帶突跳的斜坡限流起動(dòng)、限圧起動(dòng)、帶突跳的限圧起動(dòng)等[9]，各種起動(dòng)方式的電壓變化曲線如圖13所示。由于電動(dòng)機(jī)反電動(dòng)勢(shì)正比于電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，它將隨電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的平穩(wěn)增加而線性增加，因此斜坡電壓起動(dòng)方式能很好地適應(yīng)這種變化。（2）斜坡限流起動(dòng) 如圖13（b）所示，按照電壓斜坡起動(dòng)方式控制電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)，如果起動(dòng)時(shí)間和初始起動(dòng)電壓參數(shù)設(shè)置不合理，或電動(dòng)機(jī)負(fù)載的變化，可能會(huì)導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速上升緩慢而外加到電動(dòng)機(jī)上的電壓增加較快，這時(shí)將導(dǎo)致兩者之差增大，使電動(dòng)機(jī)起動(dòng)電流增加。在這種方式下起動(dòng)電動(dòng)機(jī)，當(dāng)電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流未達(dá)到設(shè)定的限流值時(shí)，電動(dòng)機(jī)仍然按電壓斜坡方式起動(dòng)，一旦電流達(dá)到設(shè)定值時(shí)，控制系統(tǒng)將停止觸發(fā)角的進(jìn)一步減小，從而使電動(dòng)機(jī)端電壓維持不變，此時(shí)由于電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速仍在上升，使反電動(dòng)勢(shì)繼續(xù)增加，因而電動(dòng)機(jī)電流將會(huì)減小。（3）帶突跳的電壓斜坡起動(dòng) 如圖13（c）所示，當(dāng)電動(dòng)機(jī)在起動(dòng)開始時(shí)刻，由于其靜摩擦很大（遠(yuǎn)大于動(dòng)摩擦力），電動(dòng)機(jī)需要較大的初始轉(zhuǎn)矩才能克服靜摩擦力及負(fù)載等阻力轉(zhuǎn)矩才能轉(zhuǎn)動(dòng)起來，一旦電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)后，靜摩擦變?yōu)榛瑒?dòng)摩擦，其阻力轉(zhuǎn)矩反而減小了。這種起動(dòng)方式可以有效克服電動(dòng)機(jī)初始起動(dòng)時(shí)因轉(zhuǎn)矩過小而不能轉(zhuǎn)動(dòng)的現(xiàn)象，同時(shí)也可以有效減小電動(dòng)機(jī)起動(dòng)電流。其作用是為了防止電動(dòng)機(jī)在斜坡起動(dòng)過程中，電流超過設(shè)定值。（5）限壓起動(dòng) 如圖13（e）所示，電動(dòng)機(jī)在空載或輕載條件下起動(dòng)時(shí)，由于電動(dòng)機(jī)阻力轉(zhuǎn)矩較小，電動(dòng)機(jī)比較容易起動(dòng)和加速，電動(dòng)機(jī)在一個(gè)比較合適的恒定電壓方式下起動(dòng)，也不會(huì)產(chǎn)生很大的起動(dòng)電流，此時(shí)可以采用限壓起動(dòng)方式。（6）帶突跳的限壓 如圖13（f）所示，這種起動(dòng)方式是在電動(dòng)機(jī)起動(dòng)初始時(shí)刻施加一個(gè)較高的電壓脈沖，使電動(dòng)機(jī)能夠克服靜摩擦和負(fù)載阻力轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)動(dòng)起來，然后再按照限壓起動(dòng)方式完成電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)。常用的停車方式有：自由停車、軟停車、快速制動(dòng)等方式。從而使電動(dòng)機(jī)電壓逐漸下降，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速逐漸減小到零的過程。一般在軟起動(dòng)器中常設(shè)置的停車方式有自由停車和軟停車兩種，其電壓變化曲線如圖14所示。對(duì)于要求實(shí)現(xiàn)電機(jī)軟起動(dòng)、軟停止、節(jié)能、故障保護(hù)、報(bào)警等功能的較完整的電機(jī)控制系統(tǒng)，則采用這種運(yùn)行狀態(tài)。在這種工作模式下，便有可能用一臺(tái)軟起動(dòng)器起動(dòng)多臺(tái)電動(dòng)機(jī)。（4）調(diào)壓調(diào)速模式軟起動(dòng)器既然是用晶閘管調(diào)壓原理來實(shí)現(xiàn)的，因此也可以作調(diào)壓調(diào)速運(yùn)行。由于頻率不變，電壓降低時(shí)會(huì)引起電機(jī)中磁場(chǎng)飽和，因此這種方式調(diào)速效果有限。信號(hào)處理電路負(fù)責(zé)主電路電壓和電流信號(hào)的處理，并將處理后的電流送單片機(jī)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，同時(shí)該電路監(jiān)視三相電流的不平衡情況，實(shí)現(xiàn)三相不平衡保護(hù)和斷相保護(hù)，通過對(duì)三相電源電壓的監(jiān)視，實(shí)現(xiàn)過電壓和欠電壓保護(hù)；通過安裝在散熱器上的熱敏開關(guān)，也實(shí)現(xiàn)晶閘管的過熱保護(hù)，各種保護(hù)信號(hào)、經(jīng)過邏輯與后，送到單片機(jī)的外部中斷請(qǐng)求輸入腳，作為外部故障信號(hào)處理；單片機(jī)控制系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)參數(shù)設(shè)置與修改、電動(dòng)機(jī)起停過程的控制和觸發(fā)脈沖角的計(jì)算、運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)視、故障的保護(hù)與處理等功能，整個(gè)電路如圖21所示。具有如下特點(diǎn)：1) AVR RISC 結(jié)構(gòu)AVR采用高性能、低功耗的RISC結(jié)構(gòu)；118條指令構(gòu)成的精簡指令集，大多數(shù)為單指令周期；32個(gè)8位通用寄存器；工作在8MHz時(shí)具有8MIPS的性能。512B在線可編程EEPROM,可擦寫100000次。2通道10位和1通道8位PWM脈寬調(diào)制輸出，可做D/A轉(zhuǎn)換器；SPI同步接口；全雙工UART。5）4MHz 3V 20176?？臻e模式： mA。6)I/O接口和封裝32個(gè)可編程的I/O腳，每個(gè)腳都可以指定工作模式；40腳PDIP/PLCC/TQFP封裝。0~8MHz。根據(jù)軟起動(dòng)器的設(shè)計(jì)要求，控制系統(tǒng)的資源分配如下：控制系統(tǒng)的界面采用鍵盤輸入、LED數(shù)碼管和發(fā)光二極管顯示構(gòu)成，其中PA2～PA7作為六個(gè)按鍵的鍵盤輸入信號(hào)，通過鍵盤操作，完成起動(dòng)參數(shù)的設(shè)置、電動(dòng)機(jī)起停的控制、默認(rèn)參數(shù)的保存、外部故障的查詢和處理等；LED顯示由PB口和PC口組成，其中PB0～PB6作為LED的段碼輸出信號(hào)，PC0～PC5作為LED位碼選擇信號(hào)，顯示部分由4位LED數(shù)碼管和按LED引腳形式結(jié)成的9位發(fā)光二極管組成，作為起動(dòng)參數(shù)設(shè)定、運(yùn)行監(jiān)控及故障等顯示，并按動(dòng)態(tài)方式定時(shí)刷新各個(gè)顯示位；PA1口作為A/D采樣輸入口，用于采樣主電路工作電流信號(hào)，供限流控制、過電流保護(hù)、過載保護(hù)等使用；由信號(hào)處理電路送來的故障檢測(cè)信號(hào)輸入到INTO引腳，作為主電路外部故障（如三相不平衡運(yùn)行、缺相、散熱器過熱等）的中斷請(qǐng)求輸入，當(dāng)故障發(fā)生時(shí)，由向CPU提出中斷請(qǐng)求，CPU響應(yīng)中斷，在終端服務(wù)程序中根據(jù)電路的運(yùn)行狀態(tài)封鎖晶閘管觸發(fā)脈沖、或斷開主電路，并且實(shí)現(xiàn)閉鎖。在故障發(fā)生并封鎖了觸發(fā)脈沖后，程序?qū)⒉粩鄼z測(cè)PA1位的狀態(tài)，當(dāng)該狀態(tài)為顯示故障已經(jīng)解除時(shí)，閉鎖解除，撤銷封鎖信號(hào)，使系統(tǒng)復(fù)位。PB7和PC7作為主電路開關(guān)的控制命令輸出腳，在上電自檢無故障后，使該位變1，讓控制繼電器動(dòng)作，控制住電路開關(guān)閉合通電。圖23 軟起動(dòng)器單片機(jī)控制系統(tǒng)的CPU電路部分 Soft starter control system for singlechip CPU circuit part 通信部分芯片的選擇通信部分電路采用MAX232芯片。每個(gè)接收器將EIA/TIA232E電平輸入轉(zhuǎn)換為5V TTL/CMOS電平。30V的輸入。所有驅(qū)動(dòng)器、接收器及電壓發(fā)生器都可以在德州儀器公司的LinASICTM元件庫中得到標(biāo)準(zhǔn)單元。MAX232的特點(diǎn)包括：1）5V電源工作。3）177。4）低電源電流：典型值是8mA。6）可與Maxim公司的MAX232互換。它可單電源工作，也可雙電源工作，主要適用于三相晶閘管移相觸發(fā)和三相功率晶體管脈寬調(diào)制電路，以構(gòu)成多種交流調(diào)速和變流裝置。因此，TC787可廣泛應(yīng)用于三相半控、三相全控、三相過零等電力電子、機(jī)電一體化產(chǎn)品的移相觸發(fā)系統(tǒng)，從而取代TCA78KJ00KJ00KJ04KJ042等同類電路，為提高整機(jī)壽命、縮小體積、降低成本提供了一種新的、更加有效的途徑。電動(dòng)機(jī)在啟動(dòng)時(shí)需要隨著電機(jī)轉(zhuǎn)速的升高而不斷地調(diào)整晶閘管的觸發(fā)角,從而調(diào)整加在電機(jī)定子上的電壓(由低到高) . 而晶閘管的觸發(fā)角需要脈沖觸發(fā)器 TC787所發(fā)出的脈沖來控制. 通過AVR單片機(jī)控制TC787的移相輸入電壓,即可控制TC787發(fā)出所需要的脈沖. 晶閘管的觸發(fā)角從150176。到電機(jī)啟動(dòng)結(jié)束。圖25 TC787引腳圖 Pin of TC787各引腳的名稱、功能及用法如下：1）同步電壓輸入端：引腳1()、引腳2()及引腳18()為三相同步輸入電壓連接端。2）脈沖輸出端：在半控單脈沖工作模式下，引腳8(C)、引腳10(B)、引腳12(A)分別為與三相同步電壓正半周對(duì)應(yīng)的同相觸發(fā)脈沖輸出端，而引腳7(B)、引腳9(A)、引腳11(C)分別為與三相同步電壓負(fù)半周對(duì)應(yīng)的反相觸發(fā)脈沖輸出端。應(yīng)用中，均接脈沖功率放大環(huán)節(jié)的輸入或脈沖變壓器所驅(qū)動(dòng)開關(guān)管的控制極。該端輸入電壓的高低，直接決定著TC787/TC788輸出脈沖的移相范圍，應(yīng)用中接給定環(huán)節(jié)輸出，其電壓幅值最大為TC787/TC788的工作電源電壓VDD。該端用來進(jìn)行故障狀態(tài)下封鎖TC787/TC788的輸出，高電平有效，應(yīng)用中，接保護(hù)電路的輸出。當(dāng)該端接高電平時(shí)，TC787/TC788輸出雙脈沖列；而當(dāng)該端接低電平時(shí)，輸出單脈沖列。(e）引腳14()、引腳15()、引腳16()：對(duì)應(yīng)三相同步電壓的鋸齒波電容連接端。4）電源端。單電源工作時(shí)引腳3(VSS)地，而引腳17(VDD)允許施加的電壓為8～18V。 主要電參數(shù)和限制：工作電源電壓VDD：8～18V或177。9V；輸入同步電壓有效值：≤(1/2√2)VDD；輸入控制信號(hào)電壓范圍：0～VDD；輸出脈沖電流最大值：20mA；鋸齒波電容取值范圍：～；脈寬電容取值范圍：3300pF～；移相范圍：0～177176。 輸入電路 電源電壓測(cè)量圖中，二極管～構(gòu)成了橋式整流器，把由UA、UB、UC三個(gè)端子引入的三相交流電壓轉(zhuǎn)變成直流電源，此直流電壓經(jīng)電阻、分壓后輸入比例調(diào)節(jié)器；比例調(diào)節(jié)器由電阻～和運(yùn)放LM324(U5A)組成。圖26 電源測(cè)量 Power measurement在這部分電路中，LM324為運(yùn)放集成電路，一個(gè)芯片里集成了4個(gè)運(yùn)算放大器，分別用后綴A、B、C、D表示，LM324的引腳和內(nèi)部接線以及典型原理圖如圖27所示。運(yùn)放LM324(U5D)連接成電壓跟隨器，是跟隨器輸出信號(hào)盡量免收輸入信號(hào)的干擾，并降低輸出阻抗。正常情況下窗口比較電路輸出 15V 電壓，以示正常，否測(cè)輸出 +15V 電壓，表明有過電壓或欠電壓異常?？烧{(diào)電阻和用于獲取設(shè)定的上限和下限電壓值，由AC／DC電路得到的直流電壓信號(hào)與該上限制和下限值比較后可實(shí)現(xiàn)過電壓和欠電壓保護(hù)。圖28 窗口比較電路 Comparison of the circuit window電流測(cè)量通道共三個(gè)，分別測(cè)量、各由端子 和，和，和引入。電流經(jīng)電流互感器轉(zhuǎn)化為相應(yīng)比例的電壓信號(hào)，電阻和則為電流互感器的輸出電阻，用于穩(wěn)定經(jīng)轉(zhuǎn)變的電壓信號(hào)。比例調(diào)節(jié)器由電阻、和運(yùn)放LM324（）組成。濾波后的直流電壓信號(hào)與電動(dòng)機(jī)繞組電流成正比，經(jīng)電壓跟隨器 LM324（U1B） 后輸入到另一個(gè)比例調(diào)節(jié)器，該比例調(diào)節(jié)器由電阻～和運(yùn)放LM324 (U3A) 組成，而比例調(diào)節(jié)器的輸入則分別為和經(jīng)同樣轉(zhuǎn)換得到的電壓信號(hào)，以進(jìn)行該兩組信號(hào)的比較，比較結(jié)果輸出到該測(cè)量通道的最后一塊：一個(gè)窗口比較器。若電流超出設(shè)定的限定范圍則經(jīng)窗口比較器輸出三相不平衡信號(hào)：正常情況下窗口比較電路輸出 15V 電壓，以示正常，否測(cè)輸出 +15V 電壓。此外，三相電流通道后部經(jīng)電阻～后連接在一起，得到與三相電流平均值成正比的直流電壓信號(hào)。圖29 電流測(cè)量通道（通道） Current measurement channel（Channel）鍵盤電路由鍵盤～，發(fā)光二極管～和電阻～組成。具體電路如圖211所示。集成芯片U8用于將單片機(jī)的串口信號(hào)與PC的串口信號(hào)連接起來，進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換。具體電路如圖210所示。這部分作為起動(dòng)參數(shù)設(shè)定、運(yùn)行監(jiān)控及故障等顯示，并按動(dòng)態(tài)方式定時(shí)刷新各個(gè)顯示位。電路由電阻、晶體管VV2，二極管～，發(fā)光二極管、繼電器、開關(guān)SS2等組成。具體電路如圖212所示。分別用于指示 +24V,、+15V、+5V、15V電源是否正常，當(dāng)燈亮表示電源工作正常，燈滅為故障。根據(jù)上述要求，控制系統(tǒng)軟件由主程序和4個(gè)中斷服務(wù)程序組成。程序運(yùn)行經(jīng)過自建無故障后，將EEPROM中的所有數(shù)據(jù)都讀入SRAM中暫存，用戶可以通過鍵盤修改運(yùn)行參數(shù)，若需要將修改后的數(shù)據(jù)作為默認(rèn)值保存，則可以將數(shù)據(jù)重新寫入EEPROM中，如果不修改運(yùn)行參數(shù)，程序?qū)凑誆EPROM提供的默認(rèn)數(shù)據(jù)工作。讓T0工作在定時(shí)器方式，在中斷程序中，完成一個(gè)顯示位的動(dòng)態(tài)刷新。b）INTO中斷服務(wù)程序?qū)崿F(xiàn)對(duì)外部故障處理任務(wù)，當(dāng)外部故障發(fā)生時(shí)，由信號(hào)處理電路送來的故障信號(hào)產(chǎn)生負(fù)跳變，向CPU發(fā)出中斷請(qǐng)求信號(hào)，CPU響應(yīng)中斷并執(zhí)行INTO中斷服務(wù)程序，封鎖晶閘管觸發(fā)脈沖，并根據(jù)故障的類別輸出相應(yīng)的故障報(bào)警代碼。實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的起?？刂芼）T2中斷服務(wù)程序?qū)崿F(xiàn)電動(dòng)機(jī)的起停控制、過載保護(hù)、故障閉鎖的復(fù)位等任務(wù)。圖33 觸發(fā)脈沖主程序流程圖 Flow chart of trigger pulse of the main program 4 抗干擾設(shè)計(jì)工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的干擾可以沿線路侵入微機(jī)系統(tǒng)，也可以以場(chǎng)的形式從空間侵入。系統(tǒng)的接地裝置不良或不合理，也是引入干擾的重要途徑。以場(chǎng)的形式入侵的干擾主要發(fā)生在高電壓、大電流、高頻電磁場(chǎng)(包括電火花激發(fā)的電磁輻射)附近。干擾一般以脈沖的形式進(jìn)入微機(jī)系統(tǒng)。第一部分是空間干擾，通過電磁波輻射串入系統(tǒng)。后向通道干擾使各種輸出信號(hào)混亂，不能正確反應(yīng)微機(jī)系統(tǒng)的真實(shí)輸出量。因此抗干擾措施對(duì)微機(jī)控制系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行具有重要意義。硬件抗干擾處理得當(dāng)，可以將大多數(shù)干擾拒之門外，對(duì)余下少數(shù)竄入微機(jī)系統(tǒng)的干擾，用軟件的方法加以消除。隨著工業(yè)的發(fā)展，電源的污染問題日益嚴(yán)重，許多在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)中運(yùn)行的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)失靈，大都是由于電源干擾所引起的。若無內(nèi)阻存在，任何干擾噪聲都會(huì)被電源短路吸收，在線路中無法建立干擾電壓。洲門可以根據(jù)自己微機(jī)系統(tǒng)的要求，選用下面的一些抗干擾措施:1)使用交流穩(wěn)壓器，可用來保持供電電源的穩(wěn)定。考慮到高頻噪聲通過變壓器不是靠初、次級(jí)線圈的相互藕合，而是靠初、次級(jí)間寄生電容藕合的。3)采用低通濾波器。在低壓下，當(dāng)濾波電路載有大電流時(shí)，宜用小電感和大電容構(gòu)成濾波網(wǎng)絡(luò)?？臻g干擾主要指電磁場(chǎng)在線路、導(dǎo)線及殼體上的輻射、吸收與調(diào)制。采用良好的屏蔽線與正確的接地，高頻濾波等方法加以解決。采用光藕隔離可以使微機(jī)與主電路間切斷電路的聯(lián)系，能有效防止干擾從過程通道進(jìn)入微機(jī)。光藕隔離具有很強(qiáng)的抗干